李虎

（遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023）

隨著水文信息化的推進(jìn)，2012年遼寧省局已經(jīng)為大連地區(qū)所有國(guó)家基本雨量站安裝了遙測(cè)雨量計(jì)—JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)，其本身的觀測(cè)精度可以滿足水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)的要求，但是作為永久保存的資料刊印入《水文年鑒》是否符合要求，還需要跟使用了幾十年的虹吸式自記雨量計(jì)資料進(jìn)行比測(cè)分析。

1 流域基本情況

大連市位于遼東半島的最南端，東臨黃海，西瀕渤海，南與山東半島隔海相望，北依東北平原，屬低山丘陵區(qū)。全境地形分為山地、丘陵、海岸階地和島嶼4個(gè)基本類型，屬于長(zhǎng)白山系的南延部分、千山山脈的余脈。

大連屬于海洋性特點(diǎn)的暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，四季分明。據(jù)氣象部門統(tǒng)計(jì)，全區(qū)年平均氣溫10℃左右，其中8月最熱，平均氣溫24℃，日最高氣溫大于30℃的最長(zhǎng)連續(xù)日數(shù)為10～12 d，年極端最高氣溫達(dá)35℃左右；1月最冷，平均氣溫南部-6～-4.5℃，極端最低氣溫可達(dá)-20℃左右。

大連地區(qū)年平均降水量空間分布不均，各雨量站點(diǎn)多年平均降水量在550～800 mm之間，通常，東部多于西部，北部多于南部，分布趨勢(shì)自西南向東北方向遞增，以莊河北部山區(qū)最多，瓦房店、旅順最少。大連地區(qū)降水量年際變化很大，豐水年可達(dá)900～1200 mm，枯水年僅 290～490 mm。多年平均降水量為676.9 mm。

2 兩種雨量計(jì)工作原理

2.1 虹吸式自記雨量計(jì)

虹吸式自記雨量計(jì)是利用虹吸原理對(duì)雨量進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，降雨由承雨器收集，經(jīng)大小漏斗和進(jìn)水管進(jìn)入浮子室，持續(xù)的降水引起浮子室內(nèi)水位升高，浮子室內(nèi)的浮子亦因受浮力作用而隨之升高，并帶動(dòng)浮子桿上的記錄筆在記錄紙上運(yùn)動(dòng)，作出相應(yīng)記錄。當(dāng)降雨量累計(jì)達(dá)10 mm時(shí)，浮子室內(nèi)的水位恰好到達(dá)虹吸管彎頭處，啟動(dòng)虹吸，排空浮子室內(nèi)的降水，筆尖回落到零位，重新開始記錄。隨著自記鐘的轉(zhuǎn)動(dòng)，自記紙會(huì)清晰的記錄下降雨量隨時(shí)間的累計(jì)過程。

2.2 JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)

JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)工作時(shí)，進(jìn)入承雨器內(nèi)的降雨，在其錐形底部匯集后，流入翻斗部件的漏斗，再注入翻斗。當(dāng)翻斗居上的一側(cè)斗室累積到0.5 mm降雨量時(shí)，由翻斗自重、翻斗內(nèi)水的重量、支承力、轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦阻力、磁阻力和流水沖擊作用力等組成的力平衡關(guān)系被打破，使翻斗狀態(tài)產(chǎn)生突變，翻斗反轉(zhuǎn)。固定在翻斗架上的干簧管受到磁激勵(lì)，便產(chǎn)生一次斷通信號(hào)，0.5 mm的降雨量被記錄。

3 資料的選用及誤差統(tǒng)計(jì)分析

3.1 資料的選用

選用兩種儀器2013年6—9月份資料中的總降雨量及場(chǎng)降雨量進(jìn)行誤差統(tǒng)計(jì)分析。以虹吸式自記雨量計(jì)為真值，即儀器排水量，以JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)所記錄雨量為觀測(cè)值，即儀器排水記錄，以絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差來(lái)評(píng)價(jià)降雨量的合格率。

3.2 誤差計(jì)算和要求

3.2.1 誤差計(jì)算

儀器在野外使用過程中，記錄水量和自身排水量的量測(cè)誤差，可用下式計(jì)算：

式中：Es——量測(cè)誤差，%；Wt——儀器排水記錄，mm；Wd——儀器排水量，mm。

3.2.2 誤差要求

雨量觀測(cè)誤差一般采用相對(duì)誤差表示，但對(duì)較小的降水，可采用絕對(duì)誤差表示。對(duì)儀器分辨力為0.5 mm的儀器，要求：排水量不大于12.5 mm時(shí)，量測(cè)誤差不得超過0.5 mm；排水量大于12.5 mm時(shí)，量測(cè)誤差不得超過4%。

3.3 JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)降雨量誤差統(tǒng)計(jì)分析

1）2013年6 —9月份總降雨量誤差統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。

由表1可以看出兩種儀器所觀測(cè)的降雨數(shù)據(jù)誤差均在4%以內(nèi)，JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)觀測(cè)資料完全滿足誤差要求，可以使用。

2）2013年7月1-2日暴雨過程場(chǎng)降雨量誤差統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，在場(chǎng)雨量方面，JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)表現(xiàn)依然很好，誤差也能控制在4%以內(nèi)。

3.4 對(duì)于降雨日數(shù)的分析

在分析過程中，兩種儀器所觀測(cè)的降雨日數(shù)相差很大，主要原因是觀測(cè)精度不同，降雨量小于0.5 mm的降雨JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)無(wú)法記錄。如果剔除虹吸式自記雨量計(jì)小于0.5 mm的記錄天數(shù)，那么降雨天數(shù)也基本符合4%誤差要求。另外，大連地區(qū)多年平均降水量為676.9 mm，主要降水集中在汛期，汛期雨強(qiáng)又特別大，降水量占全年超過75%，降水量允許記至0.5 mm。因此JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)完全可以在大連地區(qū)使用，不但能滿足水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)要求，還可以 滿足資料年鑒刊印，以及日后的各種分析計(jì)算。

表1 6—9月份總降雨量誤差統(tǒng)計(jì)表

表2 7月1—2日暴雨過程場(chǎng)降雨量誤差統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié) 語(yǔ)

JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)與虹吸式自記雨量計(jì)相比，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于使用。工作原理簡(jiǎn)單直觀，容易理解掌握，便于推廣；2）性能穩(wěn)定，滿足要求。只需要簡(jiǎn)單維護(hù)，就能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作；3）信號(hào)輸出簡(jiǎn)單，適合自動(dòng)化、數(shù)字化處理；4）數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，整編資料時(shí)可節(jié)省很多時(shí)間；5）無(wú)需駐站或委托觀測(cè)，節(jié)省人力物力。

實(shí)踐證明，JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)能夠適應(yīng)大連地區(qū)降雨量的觀測(cè)使用，經(jīng)過維護(hù)和調(diào)試，可最大限度降低觀測(cè)誤差。目前，大連地區(qū)的國(guó)家基本雨量站，均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)利用JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)來(lái)進(jìn)行降雨數(shù)據(jù)的采集及資料整編。